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2011 年 03 月 17 日 / ctkuo

淺談石化能源(一):石化能源使用現況

作者:歐陽孚 / 編輯:郭致廷、楊卓儒

圖片來源:BP Statistical Review of World Energy 2010


前言


在〈生質能源概論() 結語〉之中我們曾談到,替代能源的發展目標並不是要以某一種方案取代所有的石化能源,而是要用不同的技術多管齊下,逐步取代石化能源的多數用途。要達成這項目標,除了要理解各種可能技術的優點與限制外,更為基本的是,必須了解石化能源的獨特性與重要性。替代能源發展是項大工程,而工程首重務實,對於問題的本質有所了解,我們才能夠踏實地解決難題。因此,在〈質能源概論() 石化能源的危機〉中,我們曾短篇幅地介紹石化能源當前的運用狀況,而在新一系列的專欄《淺談石化能源》裡,我們將藉由四篇文章帶領各位讀者更進一步了解石化能源,首先談到〈石化能源使用現況〉,接著介紹三大石化燃料:石油、天然氣、煤炭,並在行文過程中討論哪些石化燃料的應用面是可供生質能源發揮的舞台。希望藉此專欄,能讓各位讀者更進一步地理解石化能源與生質能源的相對關係。



石化能源佔全球能源消耗比例


石化能源究竟佔全球各種能源消耗比例的百分之多少呢?在公布答案之前,請您先猜猜看?50%?還是40%60%?在您決定最終答案之前,請記得一件事:我們已有商業運轉的核能電廠、與水力發電廠數十年,目前全球商轉的太陽能發電設備與風力機組也不斷增加中。現在公佈答案:


78%


2008年全球各種能源消耗比例

圖片來源:REN21 Renewables 2010 Global Status Report

您是否感到一絲驚訝呢?這個比例若根據不同的基準計算,數值會略有波動,但大抵而言各個單位提供的統計數字都在75%85%之間。以REN21[1]提供的2008年統計資料來看,全球能源消耗比例中,石化能源佔78%,核能2.8%,所有其他形式的替代能源共佔19%。換言之,目前替代能源使用比例並沒有我們想像中的高,並且更讓人感到失望的事實是,在替代能源的19個百分點中,有13個是「傳統生質能源(traditional biomass energy)」也就是直接以木材燃燒做為燃料(wood fuel),嚴格說來並不能算是具備永續性(sustainability)的能源利用方式。



石化燃料的用途


關於這個部份我們在本專欄的後續三篇文章會針對石油、天然氣、煤炭各自進行更詳細的介紹,此處先提供一個宏觀的概念。石化燃料最主要的用途為「運輸」與「發電」,這兩件事情是現代工業與文明的命脈,同時目前也都主要由石化燃料支撐,以發電為例:由燃燒煤炭、天然氣…等石化燃料產生的電能,2008年佔全球總發電量的69%,石化能源之重要性可見一斑。


2008年全球電能供應來源比例

圖片來源:REN21 Renewables 2010 Global Status Report



石化燃料的耗竭年限


各位讀者應該都曾在一些談及能源議題的新聞報導中看到「石油還夠人類使用XX年」或是「再XX年石油就會耗竭」之類的敘述,事實上不只是石油,天然氣、煤炭還剩下多少可供運用也是一個經常被討論的話題。然而這個XX年好像總沒有一個確切數字,有人說是40年,也有人說是50年或60年,正確答案到底為何呢?


要理解這個問題,首先我們必須先了解兩個名詞:資源量(resource) 與蘊藏量(reserve) 資源量指的是某一區域內已被確認的特定礦藏總量(例:石油、煤炭);而蘊藏量則是某一區域內,以當代的工程水準、經濟因素、地質條件來看,特定礦藏最終所能開採的總額。換言之,資源量是我們「看得到」的,而蘊藏量則是「既看得到又用得到」者。了解這點後,就可以理解蘊藏量並不總是隨著時間下降,因為當前許多已被確認的礦區開採成本太昂貴,並沒有開採價值,然而隨著原油價格不斷飆高,部分礦區漸漸開始有獲利可能,此時這些礦區就會被納入蘊藏量;或者是工程技術出現了重大突破,降低開採門檻,也可能會造成一樣的效果;然而比前述兩者更常發生的情況是:某礦區剛開採時估計的蘊藏量不準確,隨著開採過程進行,關於礦區的統計資料被蒐集的更為周全,使得新估計的蘊藏量不減反增。


回到前面提出的問題,根據石油公司BP2010年出版的《BP Statistical Review of World Energy 2010指出,以目前全球蘊藏量以及2009年的年度消耗量進行估算(不考慮消耗量成長的情況),石油燃料還可使用45.7年、煤炭則是119年。不過,實際上各個礦區「真正的」蘊藏量是石油輸出國家或是石油公司的機密,往往對外公布的蘊藏量都是經過政治計算與商業考量之後的數字。


蘊藏量又被稱為「最終開採量」。事實上除了最終開採量以外,還有一件重要的事情是「單位時間內的生產量」,或者舉更具體一些的例子:「年產量」。就經濟學的角度來看,一項商品的價格決定於市場的供給與需求關係,當供過於求時,價格會下跌;當供給不足時,價格便上揚。由於長期來看石化燃料使用量(需求量)幾乎每年都在成長,因此如果希望價格持平,年產量必定得不斷地增加。然而,就如我們前面所談到的,石化燃料的開採難度只會越來越高,年產量終究會攀過頂點然後下跌。下圖是研究人員以過去開採狀況為石油建立的年產量預測模型:


曲線底下的面積便是全球的最終開採量,雖然蘊藏量的增加會延後頂點到來的時間,然而由該模型指出的時間來看,如果目前我們不減少石化燃料的使用量,那麼在未來的二十到三十年內很有可能年產量就會到達頂點,我們可以將越過頂點之時,視為供給小於需求之時,也就是說由此以後石油的價格便會開始飆漲,終至所有人都無法購買石油為止。相信各位讀者讀到這裡,便可以明白發展替代能源為什麼是件急迫的任務。



結論


石化能源只會繼續減少是不變的事實。要延長耗竭年限有兩個方法:一是追求工程技術的突破以增加蘊藏量;其二為發展替代能源減少人類對石化燃料的倚賴。筆者認為這兩個方案應該是扮演著相異卻互補的角色。由於石油不僅可做為能源,同時也是化工、塑膠兩大產業的重要原料,所以地位格外重要。因此,若能讓替代能源分攤石化燃料在能源的主要任務,而將它留做加工原料,或許是最理想的解決方案。


在看完本篇的說明後,各位讀者應該理解為什麼筆者認為不可能以任何一種替代能源完全取代石化能源,因為這樣的願景雖美,卻不切實際。甚至在未來的二十年到三十年內,要以各種替代能源組合起來,進而「完全不使用」石化能源,以現在的工業技術水準來看也是天方夜譚。但換個角度思考,對於各種替代能源而言,這是多麼大的一個市場,在往後數十年甚至半個世紀內,能源業勢必會繼續熱絡。

補充:


[1] REN 21 Renewables 2010 Global Status Report


REN 21是一個全球性組織,執行委員來自政府機構(例:美國國務院、德國能源部)、企業聯盟,以及非政府組織,主要目的在影響各國政府決策,提升替代能源使用比例,機構運作受到聯合國以及許多世界上國家的支持。其出版物〈Global Status Report〉會回顧過去一年的各種替代能源使用情況。


[2] BP Statistical Review of World Energy

BP是石油界的巨人,舊名British Petroleum (英國石油),在改組後只以BP做為公司名稱(非縮寫),與另外五間規模排名全球前六的「非國營」石油公司被合稱為「Super Major」。BP每年六月發布的《Statistical Review of World Energy會簡報前一年度的全球能源消耗與生產狀況,並提供過去數十年的統計資料,在這份報告中可以找到許多有用的資料。


相關文章:
淺談石化能源(二) ─ 石油與天然氣(上)
淺談石化能源(三) ─ 石油與天然氣(下)
淺談石化能源(四) ─ 煤炭

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